卫星用光纤陀螺中抗辐射光纤的研究
光纤通信中的光纤陀螺技术研究
光纤通信中的光纤陀螺技术研究光纤通信在现代通信技术中占有重要的地位，它不仅提高了网络的传输速率和带宽，还提高了网络的可靠性和安全性。
光纤通信中的光纤陀螺技术是一项核心技术，可以在光学通信领域中发挥出重要作用。
本文将详细探讨光纤陀螺技术的原理、应用场景以及当前的研究进展。
一、光纤陀螺技术的原理光纤陀螺是一种将惯性导航传感器的想法与光学传感技术结合的仪器。
它利用光的属性，通过测量光的干涉来检测旋转，并利用检测到的旋转来确定具体方向。
其原理是采用光纤中的光纤环作为检测器，利用光纤中的两束激光束在光纤环中反射出现出变幻，使用光电探测器处理输出信号，可以实时地监测到旋转角速度。
二、光纤陀螺技术的应用场景光纤陀螺技术被广泛应用于惯性导航、火箭制导、天然气采集、地震勘查、精密测量、地球物理勘探、卫星通讯等领域。
以航空领域为例，航空领域的惯性导航系统需要计算对象在空间三维坐标系中的运动状态，并根据该状态实现精确导航和定位。
在这个过程中，光纤陀螺技术可以通过检测飞机的旋转来计算出飞机在空间中的角度和速度，从而帮助导航系统实现更为精确的定位和导航。
三、光纤陀螺技术的研究进展近年来，光纤陀螺技术在实际应用中广泛受到关注，并且取得了一系列令人瞩目的研究进展。
例如，近期研究人员提出了一种高精度、高灵敏度的光纤陀螺，该系统使用了独特的“光纤耦合式陀螺”技术，能够实现在恶劣环境下的高精度测量。
此外，研究人员还提出了一种基于光纤陀螺的高精度声波测量方法，该方法可以实时监测地球板块的运动，并精确测定板块之间的位移。
总之，光纤陀螺技术不仅是一种重要的光学传感器技术，而且是现代通信业中的重要一环。
通过不断地研究和发展，光纤陀螺技术在未来的发展中有望进一步提高其可靠性和实用性，推动光学通信领域的发展。
光纤陀螺用高稳定抗辐射光纤光源
光纤陀螺用高稳定抗辐射光纤光源杨远洪(北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京，100191)摘要：为满足空间用高精度光纤陀螺和光纤传感器对高稳定抗辐射光纤光源（SFS）的需求，提出了一种本征稳定的双程SFS方案，研究揭示了器温度、辐射影响机理，采用变参数智能控制技术，保持有源光纤中泵浦光能量稳定，得到了高稳定抗辐射SFS。
关键词：光纤陀螺；抗辐射；光纤光源SFS是一种基于掺铒光纤自发辐射的宽谱光源，是惯性级光纤陀螺的核心器件。
但掺铒光纤（EDF）必须通过掺入铒离子和其它辅助元素才能实现有效的发光，严重影响了掺铒光纤光源的抗辐射性能，如何提高掺铒光纤光源的抗辐射能力和保证其温度稳定性一直是影响惯性级光纤陀螺空间应用的“瓶颈”技术。
在SFS中，所有光学器件都集成在一个有限的空间，光纤的曲率半径很小，而且存在由热引起的损耗和特性变化，光源输出功率和波长温度变化没有确定的关系。
提出了一种输出采样定值控制技术，使输出规律变化，并获得了解析的组合数学模型，为输出参数的智能控制奠定了理论基础。
通过大量的理论和实验研究，发现辐射对EDF的影响是一个动态过程，即由辐射引起损耗的变化，同时也存在辐射的自动恢复或被动恢复(褪色)过程。
在光纤光源中，辐射致损耗除了与辐射总剂量有关外，还与辐射剂量率有关，辐射引起的损耗还具有波长相关性。
在光纤光源工作时，由于存在较强的泵浦和信号光能量，其“光褪色”效应相当明显。
试验研究表明，980nm泵浦光的辐射损耗是引起SFS辐射变化的主要因素。
本文总结形成了辐射致损耗和“光褪色”增益模型，为抗辐射设计提供了实验和理论基础。
图1 抗辐射掺铒光纤光源结构图2 辐射特性测试及对比采用的变结构和变参数智能控制系统如图1所示，其中实线方框内为光路部分，为一种本征稳定的双程后向结构。
虚线方框为控制部分，为基于SOC（System on Chip）单片机的数字控制系统。
与传统的反馈控制不同，反馈光信号为光纤中残余的980nm泵浦光能量，通过波分复用器从前向输出光中提取。
光纤陀螺仪精度提升技术研究
光纤陀螺仪精度提升技术研究近年来，随着科技的不断进步，光纤陀螺仪作为一种非常重要的精密仪器，在航空、航天、导航、测绘等领域中得到了广泛的应用。
光纤陀螺仪是一种利用光学方法实现的惯性测量装置，其测量精度非常高，可以达到几十纳秒每小时，而且还有着良好的长期稳定性和热稳定性。
然而，在实际应用中，由于信号的噪声、系统误差等各种因素的影响，光纤陀螺仪的测量精度仍然存在一些不足之处，因此如何提高光纤陀螺仪的测量精度，成为了研究人员亟需解决的重要问题。
一、光纤陀螺的结构和原理光纤陀螺仪主要由激光光源、光纤环路、光探测器和信号处理器等四部分组成。
其中，光纤环路是指光纤在环路内不断传递，从而探测出角速度信息的一个闭合光学回路。
光纤环路一般由光纤圆环、分束器、合束器等组成，其中光纤圆环是光纤陀螺的核心部件，其长度和固有频率决定了光纤陀螺的性能。
光纤陀螺仪的工作原理是基于“Sagnac效应”：在旋转体中旋转的光纤环路，光在其中的传播速度会随着旋转体的旋转而产生一定的变化，这种变化会对光程差进行修正，从而产生反向走回原点的相位移位差，在相干光探测器中产生干涉信号，通过对这个干涉信号进行解调处理，就可以得到光纤陀螺仪的旋转角速度。
光纤陀螺仪和其它的陀螺相比，最重要的优点就是其感应器件光纤不和陀螺转子相接触，因而有极高的精度和灵敏度。
二、光纤陀螺仪精度提升的方法为了提高光纤陀螺仪的测量精度，目前研究者们尝试了很多方法，下面介绍几种较为常见的方法。
1、传感器优化设计在光纤陀螺仪的传感器设计中，除了确定合适的环路长度和固有频率以外，还可以通过改进探头光纤的材料、工艺等方面，来优化设计。
在传感器光路中，光纤环路的长度和直径的大小对于光纤陀螺仪的性能影响非常大。
增加光纤环路的直径可以有效降低环路中被认为是噪声的小幅波动，从而提高了测量的准确性。
2、多个陀螺结构的融合为了提高光纤陀螺仪的测量精度，研究者们通过将多个光纤陀螺仪的测量结果进行融合，可以减小测量误差和系统噪声的影响。
新型机载光纤陀螺的性能分析
新型机载光纤陀螺的性能分析随着科技的不断进步和发展，机载光纤陀螺作为一种先进的导航仪器，已经被广泛应用于航空航天、船舶、地质勘探、工程测量等领域。
特别是在航空航天领域，机载光纤陀螺的应用已成为提高飞行精度和安全的重要手段。
本文旨在对新型机载光纤陀螺的性能进行分析和评估。
一、光纤陀螺的基本原理光纤陀螺是利用Sagnac效应测量旋转加速度的一种光学陀螺仪。
其基本原理是：将一束光线分成两束，分别沿着两个相反的方向通过一圆周光纤环，把两个方向上经过环的光线重新合并，如果环有旋转，就会产生相移，通过检测相移量就能够测量旋转角速度或加速度。
二、新型机载光纤陀螺的性能特点新型机载光纤陀螺相对于传统机载光纤陀螺，有以下性能特点：1. 高精度新型机载光纤陀螺采用了更先进的光电器件和数字信号处理技术，能够实现更高的温度稳定性和角速度测量精度。
其静态温度零位漂移小于0.1 °/h，动态零位漂移小于5°/h，角速度测量精度高达0.001 °/s。
2. 宽工作温度范围新型机载光纤陀螺采用先进的高温材料和散热设计，能够在 -55 ~ 100 ℃的温度范围内正常工作，可适应各种严酷的环境条件。
3. 小体积、轻量化新型机载光纤陀螺采用了先进的微机电系统（MEMS）技术和轻量化材料，重量只有传统机载光纤陀螺的三分之一，体积也大大缩小，可节省飞机空间，提高装载能力。
4. 高稳定性和可靠性新型机载光纤陀螺的光路设计和材料选择均经过精细优化，具有更高的光路稳定性和可靠性。
同时采用自动校正技术，能够自动检测和消除光路漂移，保证测量的准确性和稳定性。
三、新型机载光纤陀螺的应用前景新型机载光纤陀螺具有更高的性能指标和更广泛的适用范围，将成为未来导航领域的重要发展方向。
它将有助于提高航空航天、工程测量等领域的测量精度和可靠性，为航空航天事业发展做出更大的贡献。
四、结语新型机载光纤陀螺的诞生，标志着光学陀螺技术的不断发展和完善，将为导航、测量和定位等领域带来更高的精度和可靠性。
光纤陀螺罗经的研制与应用研究进展
光纤陀螺罗经的研制与应用研究进展摘要本文描述了SFIM研制的单轴光纤陀螺和惯性测量装置。
描述了光纤陀螺罗经的应用领域和它在各种领域中被广泛应用的理由。
光纤陀螺仪的应用程序实现了从机械陀螺仪向集成混合导航系统的转变更新。
经过不断发展和攻关努力，现正专注小型化多轴的陀螺仪的研究。
最有希望的子系统是将旋转速率传感器与光纤陀螺仪巧妙的结合在一起的惯性测量组合。
1、引言单轴光纤陀螺仪的基本设计已经被完成。
而在研制领域中仍然需要在实际设计和现有的生产条件下提高限制和分析误差的性能，光纤陀螺仪不断更新发展的主要驱动力是降低成本的需要。
已知的设计有很多共同的特点，但也有不同的解决方案，以应对不同的应用领域中的具体问题。
单轴陀螺仪的销售机会是直截了当的替换在此之前的单轴机械陀螺仪；使用在极端特殊的二维导航任务中，作为无人飞行器的导向罗经；作为经典惯性传感器组件中的传感器由三个单独的陀螺仪和三个加速计组成；应对古典式陀螺仪在灵活性和环境条件都完成不了的极端特殊的测量工作。
新设计的驱动程序的多轴陀螺仪仍属于高功耗光纤陀螺仪，相比纯机械陀螺，其仍存在相当大的尺寸，而且造价又一次成为考虑的因素。
所有这些都是多轴光纤陀螺仪朝着解决信号处理的多路复用和光学组件的普遍应用的方向发展的原因。
2、单轴光纤陀螺仪2.1 设计和基本配置众所周知，在实际的FOG 中，光学部分是最小的配置。
电子信号的读取和处理高度的集成在一起，以联合的模拟和数字ASIC实现。
为了完成，简单的总结和重复设计的主要特点，如下所示：1、低成本的多模激光二极管作为光源，波长820nm，多达15mw的光功率射入单模光纤尾纤。
它安装在热电冷却器、唯独传感器和显示器二极管半蝴蝶包中。
2、多功能集成光学模块包括一个含有偏光片的辫状射出或输入通道、Y型分叉管和一对与钛非漫射波导安装在Z切理铌酸盐底片上的调相器。
3、保偏光纤用来做尾纤和纤维线圈，其长度为100m，一个Sagnac相移大约为1μrad，输入速率为1 ° / h。
光纤陀螺用保偏光纤及光纤环测试方法研究的开题报告
光纤陀螺用保偏光纤及光纤环测试方法研究的开题
报告
光纤陀螺是一种基于光学原理的旋转传感器，通过利用光在光纤中
传输的物理特性，测量旋转运动。
光纤陀螺在惯性导航、姿态控制等领
域有重要应用。
然而，光纤陀螺在长时间使用后，由于光纤本身存在固
有的非线性、温度漂移等问题，导致光纤陀螺的精度下降，需要定期进
行校准。
为了提高光纤陀螺的精度，保偏光纤和光纤环测试方法被广泛应用。
保偏光纤可以在光纤中形成一个稳定的偏振状态，保证光传输的线偏振性，从而避免了光纤的线性不稳定性。
光纤环测试方法则可以消除光纤
制造中带来的光程差，保证光路稳定，从而使光路偏转量与旋转角度成
正比关系，提高了光纤陀螺的精度。
本文将从保偏光纤和光纤环测试方法两个方面入手，探讨光纤陀螺
的校准方法。
本文首先介绍光纤陀螺的基本原理和工作原理，并分析光
纤陀螺在长时间使用后存在的问题。
接着，本文详细介绍保偏光纤和光
纤环测试方法的原理和实验流程，并比较两种方法的优缺点。
最后，本
文将应用保偏光纤和光纤环测试方法对光纤陀螺进行校准，并对实验结
果进行分析和讨论。
本文的研究具有重要的理论和实践意义，可以为光纤陀螺的实际应
用提供有效的校准方法，具有一定的创新性和实用性。
光纤陀螺调研报告
光纤陀螺仪调研报告1、 光纤传感器原理及优点光纤传感器是本世纪70年代中期发展起来的一种新型传感器。
它是光纤和光通信技术迅速发展的产物；它与以电为基础的传感器相比有本质的区别。
光纤传感器用光而不用电来作为敏感信息的载体；用光纤而不用导线来作为传递敏感信息的媒质。
因此，它同时具有光纤及光学测量的—些极其宝贵的特点。
光纤传感器有很多优点，主要是电绝缘、抗电磁干扰、非侵入性、高灵敏度和容易实现对被测信号的远距离监控。
其中利用光作为信息载体的光纤传感器的灵敏度很高，是某些精密测量与控制的必不可少的工具。
这里的光纤陀螺仪就是应用光的灵敏度高和非入侵性，在高速旋转的弹体上还可以很精确的测出变化的特点。
光纤传感器由光发送器、敏感元件(光纤或非光纤的)、光接收器、信号处理系统以及光纤构成。
由光发送器发出的光源经光纤引导至敏感元件。
在这里，光的某一性质受到被测量的调制，已调制光经接收光纤耦合到光接收器，使光信号变为电信号，最后经信号处理系统处理得到我们所期待的被测量。
(如下图所示)2、 光纤陀螺仪的原理光纤陀螺是一种用来敏感相对于惯性空间角运动的装置。
它作为一种重要的惯性敏感器件，用于测量运载体的姿态角和角速度，是构成寻北仪系统的基础核心器件。
光纤陀螺仪原理是基于萨格奈克(SagnaC)效应。
Sagnac 效应指； 当由一个光源发出的两束光在一个闭合的任意形状光路中沿相反方向传播时， 在环路沿其等效面矢量轴有一个转动时， 这两束光将产生一个正比于转速的位相差， 即Sagnac 相移， 可表示为；24R V A c ωΦ=Ω (1)式中； "R Φ 为Sagnac 相移；ω为光的频率； c 为真空中的光速；A 为面积矢量；Ω为速度矢量。
当用一个光纤环(如图1)来实现这个闭合光路时，上式可改写为；R 4cLDπλΦ=Ω(2)式中； L 为所用光纤的长度； D 为光纤环的直径；λ为所用光源的平均光波长。
这个位相差的变化可通过光的干涉转化为输出光信号的强度变化， 经光电转换便成为可测量的电信号；()1cos R I K =+∆Φ⎡⎤⎣⎦(3)式中； K 为与光源光强有关的系数。
宇航用光纤辐射效应及加固技术进展
种能量释放过程 ， 伴随着太 阳耀斑爆发会喷发出高强度的电磁辐 射 和高能质子流 ， 质子能量一般 为１ ０ Ｍｅ Ｖ～１ ０ ０ ０ Ｍｅ Ｖ。 空间辐射环 境中对光纤影响较大的带 电粒子主要是质子和 电 子， 这些高能带电粒子会与光纤 中的晶格原子发生作用 ， 产生 电子 空穴对 ， 引起光纤的缺陷增加 ， 造成 电离总剂量效 应损伤 】 。
一
２空间辐射对光纤 的影响
２ ． １光 纤的 辐射 效 应现 象 国 内外研究表明 ， 石英光纤在空间辐射作用下会发生变色、 变 硬、 变脆 、 分解等物理和化学变化 ， 并在 光纤 石英芯 内产生点缺陷 、 位错 、 色心等 ， 引起光纤性能恶化 ， 导致光纤损耗增加 、 折射率变化 ， 影 响传 输 性 能 等 。 由于∞ Ｃ ｏ ｙ射线具有能量较高（ ６ ０ Ｃ ｏ 衰变过程 中释 放出的两个 光子能量分别为 １ ． １ ７ Ｍｅ Ｖ和１ ． ３ ３ Ｍｅ Ｖ） 、 穿透力较强、 能够较好地 模拟空 间辐射环境 中高能质子和 电子在半导体器件 内造成 的电离 总剂量效应等优点 ， 国内外一般都 采用∞ Ｃ ｏｖ射线源作 为光纤 电离 总剂量效应辐照试验 的辐射源 。 国 内梁殉等人 采用印 Ｃ ｏ Ｙ射线对宇航 用光 纤陀螺 内部的光纤 环单独进行 了电离总剂量效应辐照试验 ， 得到 了光纤的损耗 随辐照 剂量变化情况 ， 其 试 验 结 果如 图 １ 所示 。 从 图 中可 以看 出 ， 在８ ． ３ ５ ｒ ａ ｄ （ Ｓ ｉ ） ／ ｓ 、 ２ ｒ ａ ｄ （ Ｓ ｉ ） ／ ｓ 、 Ｉ ｒ ａ ｄ （ Ｓ ｉ ） ／ ｓ 三种不 同的辐 照剂量率下 ， 随着辐 照 剂量增加 ， 光纤的损耗均在不断增加 ， 并且剂量率越大 ， 光纤损耗增 加越快 ， 表 明光纤对 电离总剂量效应较为敏感 。 光纤损耗增加会引起光信号传输性能的退化。 国内常 国龙、 周 彦 平 等 人 测量 了Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｉ ｎ ｇ 和Ａ ｌ ｃ ａ ｔ ｅ ｌ 公 司光 纤 的 输 出光 功 率 在砷 Ｃ ｏ ｖ 射线辐照条件 下的变化情况 ， 其结果如 图２ 所示 从 图２ 中可以看 出， 随着辐照剂量增大 ， 两种 型号 光纤的输出光功率均逐渐衰减 ， 表 明 光纤 的损耗增加影响 了光纤对光 的传导性能 。 ２ ． ２光 纤 的 辐 射 效 应 机 理 国内外对 电离总剂量效应辐照条件下光纤损耗增加、 传输性能 下 降 的 原 因进 行 了大 量研 究 。 目前 较 为 常 用 的 解释 是 辐 照 改 变 了 光
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卫星用光纤陀螺中抗辐射光纤的研究张玉艳27肖文（北京航空航天大学光电技术研究所，北京100083）摘要：本文介绍了对光纤陀螺在卫星上应用中光纤抗辐射的研究，详细描述了抗辐射光纤研究对于光纤陀螺在空间应用的意义，分析了辐射影响光纤陀螺空间应用的主要原因，即在辐射条件下，普通光纤损耗增加，严重影响光纤陀螺的性能。
抗辐射光纤能在不增加光纤陀螺质量的情况下，提高其抗辐射性能。
抗辐射光纤与光纤陀螺的抗辐射加固技术相结合，将确保光纤陀螺在卫星上的正常工作。
关键词：光纤陀螺空间应用抗辐射光纤24 引言光纤陀螺是一种基于光学SAGNAC效应的角速度光纤传感器，它以其全固态、没有转动部件和摩擦部件、寿命长、动态范围大、瞬时启动、结构简单、尺寸小、重量轻等优点，经过20多年的发展，逐步开始取代传统的机械陀螺。
与激光陀螺仪相比，光纤陀螺没有闭锁问题，装配简便，功耗低，可靠性高而且成本低[1]。
随着光纤陀螺技术的成熟，其精度可达到惯性级要求，满足卫星姿态控制需要。
辐射是影响许多空间应用的最主要的因素。
光纤陀螺及其光学器件在辐射环境中是十分可靠的，最大的影响是保偏光纤环的损耗[2]。
本文介绍了通过对抗辐射光纤的研究，提高光纤陀螺抗辐射的性能，进一步满足在空间环境下的应用要求。
25 光纤陀螺的基本原理目前得到广泛应用的光纤陀螺为数字闭环解调的结构。
其原理框图如图1所示[3]，以多功能芯片Y波导为核心的全保偏光路结构。
包括超辐射激光二极管SLD光源、耦合器、光电转换探测器、光纤环等几个部分。
图中BS为保偏光纤耦合器，光纤环采用保偏光纤，PIN-FET为探测器，Y波导是集偏振器、分束器、相位调制器于一体的多功能集成光学器件(MIOC)，DSP为数字信号处理器。
图1 数字闭环光纤陀螺原理框图Fig.1 Construction of Digital Closed Loop Fiber-Optic Gyroscope27张玉艳，女，北京航空航天大学硕士研究生北京市海淀区学院路37号，光电技术研究所，10008334426 卫星用光纤陀螺光纤陀螺具有不同的类型，按原理上分类，可分为干涉式光纤陀螺(IFOG)和谐振式光纤陀螺(RFOG)。
目前已实用化和正在研究中的光纤陀螺主要为IFOG，其光学系统按所采用的光纤又可分为采用单模光纤（Single Mode Optical Fiber）的消偏光纤陀螺和采用保偏光纤（Polarization Maintaining Fiber）构成的保偏光纤陀螺两大类[4]。
两类光纤的耐辐射特性是不同的，这里讨论的是我们已有应用的全保偏型数字闭环干涉型光纤陀螺。
2.1 优势IFOG之所以能被用于卫星姿态控制主要是因为其长寿命、高可靠性和全固态结构的优点。
尽管其空间应用的长寿命性能还没有得到足够的验证，但是对IFOG光学和电子器件的实验表明，IFOG有能力满足空间应用长寿命的要求。
对于可靠性的要求，一种可行的方式就是使陀螺更易于与冗余的元件和电子设备相连接。
卫星姿态控制的最小配置是三只陀螺，一般正交放置。
为提高可靠性，可以使用四到六只陀螺，来对错误进行探测、隔离、或是修正。
结合这些冗余的IFOG，更高的可靠性结构是可以实现的。
另外，IFOG尤其适用于各种封装结构和环境的限制。
因为其标度因数只取决于光纤环的直径、长度，和耦合进IFOG的光功率[5]。
IFOG技术可分为两种类型：开环和闭环。
开环在输入/输出的线性度上具有局限性，闭环基本上解决了开环在线性度方面的局限性，并且由于它的零位中心工作和数字输出，保证了比起开环方案具有更好的标度因数精度和动态范围[6]。
闭环IFOG精度可达到惯性级要求（0.01º/h），满足卫星姿态控制的需要。
光纤陀螺的成本低一直是其优势所在，随着器件的规模化、组合技术的应用将进一步降低其价格。
2.2 空间辐射卫星在空间轨道运行，接受来自空间的各种辐射。
包括太阳的电磁辐射及粒子辐射。
太阳的电磁辐射包括射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波及无线电波等。
粒子辐射主要是来自地球辐射带、太阳宇宙线及银河宇宙线的电子、质子、α粒子，重离子等高能带电粒子辐射。
在外层空间，寿命长、功耗低和抗干扰，是对惯性器件的基本要求[7]。
IFOG的抗辐射性能不是其固有的优点，但是辐射不会成为IFOG空间应用的障碍。
IFOG及其光学器件在辐射环境中是十分可靠的，最大的影响是保偏光纤环的衰减。
保偏光纤环为IFOG敏感部件，它是由几百米到一千米的光纤绕制而成的。
光纤长度和线圈直径决定了IFOG的精度。
在IFOG表面涂覆抗辐射材料，可以提高其抗辐射的性能，但是必然意味着质量的增加。
人造卫星对结构重量的要求是相当苛刻的，因为人造卫星每增加一千克重量，需要发射系统增加几百千克[8]。
IFOG受辐射影响最主要的部件即为光纤环,解决了光纤的抗辐射性能问题，对于IFOG的抗辐射性提高是非常重要的。
27 抗辐射光纤抗辐射光纤（Radiation-Resistant Fiber）的研究在十几年前就开始了[9]。
不过大都集中在850nm波长附近。
目前光纤陀螺的工作波长一般为1310nm或1550nm。
国外在光纤陀螺用的光纤辐射上积累了大量的数据，但国内这方面的研究报道不多。
随着光纤陀螺的应用拓广，空间飞行器上光纤应用数量的增加，对抗辐射光纤的需求也越来越迫切。
3.1石英光纤辐射损耗石英光纤在高能辐射作用下，可以使光纤芯石英玻璃发生物理和化学变化（变色、变硬、变脆、分解、破坏等），在石英芯内产生各种缺陷（点缺陷、位错、色心），从而使光纤的光传输性能恶化。
最主要的表现为形成“色心”。
这是因为，石英玻璃中含有杂质离子(Cl、OH和着色离子)，产生杂质吸收损耗，345特别是Fe、Cr、Mn、Cu、Co、Ni、Pb等着色离子，在较高剂量辐射条件下，光纤中部分自由电子会被这些着色离子捕获，从而在光纤中形成“色心”，即新的吸收带，使光纤损耗增加[10]。
在光纤陀螺中，SAGNAC相位检测的信噪比等于光纤损耗的平方根，而光纤陀螺的最佳性能来自于最佳的信噪比[11]。
当光纤损耗变化时，系统解调的变化会导致陀螺输出的零位漂移，系统的噪声加大，系统工作无法正常进行，以致光纤陀螺无法正常工作。
在对无抗辐射加固的光纤陀螺试验中，当辐照剂量达到5Krads后，陀螺就无法工作。
光纤陀螺普遍采用保偏光纤。
而保偏光纤较普通石英光纤有更特殊的掺杂，还有人为应力的加入，辐射对其影响会更加复杂。
为此，我们采用的保偏光纤为国产的传感用熊猫型保偏光纤，长度为500米，工作波长为1310mn。
辐照源为60Co，总剂量为20Krads。
表1为对保偏光纤环辐照前后参数指标的对比。
表2为国外一些保偏光纤辐照特性的实验数据[12]。
从表1的数据可以发现，辐照后保偏光纤损耗较辐照之前变化很大，但是消光比的变化不是很明显。
表2数据也说明了辐射对保偏光纤的影响，同时证实了光纤抗辐射性能提高的可能性。
表1. 保偏光纤辐照前后参数指标对比Tab.1 Comparison of radiation effects data about PM fiber指标辐照前辐照后损耗（dB）0.52 10.1消光比（dB）30 28表2. 保偏光纤辐照数据Tab.2 Database of radiation effects on PM fibers生产商波长（nm）辐照总剂量(krads)温度衰减(dB/km)25ºC 1.3 3M 1300 173M 1550 50025ºC20Corning(Fujikura) 1300 10 25ºC 4.7Fibercore 1309 10 22ºC11 由于光源、耦合器、探测器、IOC集成光学调制器都有特殊的光纤作为尾纤，因此，光纤受辐射的影响也会反映到对器件的影响。
尾纤的长度一般比较短，在不大的辐射条件下，受辐照影响最严重的是保偏光纤环。
因此，对抗辐射光纤的研究工作主要针对构成光纤环的光纤。
3.2分析和讨论在石英光纤的制作过程中，会有意或无意地掺杂进各种离子。
例如纤芯掺杂微量锗以提高其折射率。
生产石英光纤的原料四氯化硅、四氯化锗还有氟利昂等，氧化反应和载运气体氧气、氩气[13]，会有过渡金属离子、氢氧根离子、卤化物等掺杂在光纤中。
如前所述，这些杂质导致石英光纤在辐射条件下损耗增加。
抗辐射光纤就是要使这些杂质越少越好，而对减小辐射产生影响的掺杂物加入到光纤中。
目前一种可行的方式为采用包层掺氟的纯石英纤芯光纤。
纯石英光纤具有最好的抗辐射性能。
包层掺氟的主要作用是降低二氧化硅的折射率。
由于纤芯中不含有影响折射率的氟素掺杂物，它的瑞利散射很小，而且损耗也接近理论的最低值。
经过氢处理的光纤具有更好的抗辐射性能，采用大芯径的光纤比小芯径具有更好的光退色效果，对光纤先进行较高剂量的预辐照，经过较长时间等光纤基本恢复后，对辐射的敏感性会降低[14，15]。
这些对于光纤的抗辐射加固方法都可以被考虑进去。
另外，长工作波长是IFOG避免光纤衰减的固有优势。
34628 结论光纤陀螺的优点，使其受到越来越广泛的应用。
闭环干涉式光纤陀螺(IFOG)可用来做卫星姿态控制。
而且本文从光纤陀螺抗辐射的角度，提出了研究抗辐射光纤的方案。
对于抗辐射光纤的性能有待于进一步的实验和测试。
8 致谢卫星用光纤陀螺中抗辐射光纤的研究得到了航天812所、北京航空航天大学光电技术研究所众多老师的支持和帮助，在此表示衷心的感谢！参考文献[1] 王海,光纤陀螺与GPS组合定姿技术在航天器上的应用研究,中国惯性技术学报,第12卷第1期,2004,49~54[2] Boucher, Richard H., Woodward, Warren F., Lomheim, Terrence S.; Shima, Ralph M.; Asman, David J.,Killian, KevinM.; LeGrand, Jason, Goellner, Gregory J. Proton-induced degradation in interferometric fiber optic gyroscopes[A]. In:Photonics for Space Environments III[C]. Bellingham: Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers, 1995, 120~163[3] 宋凝芳,张春熹等,闭环光纤陀螺数字检测电路的集成化,北京航空航天大学学报,第25卷第6期,1999,732~734[4] 肖文,混合去偏干涉型光纤陀螺系统研究,中国惯性技术学报,第5卷第4期,1997,48~51[5] Bielas, Michael S., Taylor, William T., Progress in interferometric fiber optic gyroscopes for space inertial referenceunits[A]. In: Fiber Optic and Laser Sensors XI[C]. Proc SPIE Int Soc Opt Eng v2070, 1994. 132~141[6] 吴国祯,以市场为导向推动光纤陀螺技术的新发展,中国航空工业总公司628研究所[7] 宋明龙,朱海元,章生平,卫星抗辐射加固技术,上海航天,第2期，2001，56~60[8] 沃西源,国外先进复合材料发展及其在卫星结构中应用,航天返回与遥感,第15卷第3期,1994,53~62[9] 角田恒巳(日), 掺氟石英光纤的抗辐射特性,四川通信技术,1997,44~48[10] 李荣玉, 石英光纤抗辐照加固的研究,上海交通大学学报,第34卷第2期,2000,215~217[11] Herve C. Lefevre著;《光纤陀螺仪》,北京,国防工业出版社,2002, 18~20[12] Melanie N. Ott, Radiation Effects Data on Commercially Available Optical Fiber: Database Summary, NASA GoddardSpace Flight Center[13] 陈根祥,光波技术基础,北京,中国铁道出版社,20004~8[14] Alexander L.Tomashuk, Vladimir A.Bogatyrjov, Evgueny M.Dianov,Konstantin M.Golant,Hermetically coatedH2-containing radiation-resistant optical fibers,SPIE,vol.4547,2002,69~73[15] A.l.Tomashuk, K.M.Golant, E.M.Dianov, O.I.Medvedkov, Radiation-Induced Absorption and Luminescence in SpeciallyHardened Large-Core Silica Optical Fibers, IEEE Transactions on nuclear science, vol.47, NO.3,2000,693~698 Research on the Radiation-Resistant Optical Fibers for Fiber-Optic Gyroscopesin the SatellitesZHANG Yuyan XIAO WenInstitute of Optics and Electronics，Beijing University Of Aeronautics and Astronautics,Beijing, 100083Abstract: The radiation-resistant optical fibers for Fiber-optic gyroscopes (IFOG) used in satelliteshave been discussed. IFOGs are now being considered for use in the space, particularly the satelliteattitude determination. Radiation tolerance is a key challenge in many space applications. IFOGs arereliable in radiation environment except for the polarization maintaining fiber coil. So the choice of347radiation-resistant optical fiber is important. And some critical techniques of radiation-resistant optical fiber are presented here too.Keywords:Fiber-optic gyroscope Space application Radiation-resistant fiber348。